改性活性炭材料对水中天然有机物的吸附性能研究
用范围广，且不需使用其他有毒药剂。主要的方法有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、和纳滤(NF)等。
反渗透[16]常常用来除去消毒副产物、表面活性剂、水中的农药、腐植酸和色度[17]等。该技术优点很多。例如：分离系数大，不需高温在常温下即可完成、对有机物的处理普遍适用、物质不会发生相变、操作简单方便易掌握等。因此，该项技术受到以美国为代表的国家阵营的青睐，他们高度重视，已被视为控制消毒副产物的最佳工艺之一。膜滤法对进水是有要求的，经膜滤法处理的水必须是已经经过各种预处理和各种常规处理，防止因污水中有过多的沉淀物造成膜堵塞，或各种杂质将膜污染等，如此一来，机器需要维修处理，造成不必要的麻烦而且运行成本大大提高，失去了原有水处理技术的意义。该技术最大的优点便是能供给稳定可靠地水质，但也有棘手的问题，如：反渗透、超滤的浓缩液和正常水处理后所产生的废水不同，且该处理产水量小、成本高。因此该技术尚未在我国广泛的应用，只有某些特定行业对水质的要求很高时，才应用此技术进行水处理。但由于膜价格近年来有所下降，清洗方式亦有所改进，所以该技术仍有广阔的应用前景，值得我们去研究开发。
1.3课题研究的目的、意义和主要内容
1.3.1研究的目的和意义
对于天然水中有机物的处理技术虽说是各种各样的，但各自也都有自己的缺陷，如：混凝法对在水中溶解的高的有机酸去除率较低；常用的一些混凝剂具有一定的毒性；反渗透、纳滤膜虽然可以有效去除天然水中有机污染物，可是滤膜会造成环境污染，并且人类面对膜污染问题一直是束手无策，且运行成本高[18]。氧化法所产生的溴乙酸、醛类物质也具有生物毒性；因此综合分析各个方面，吸附法具有较广阔发展的前景。
很多年以前水处理中就用到了活性炭。常规的市场炭吸附效果不佳，对水中污染物吸附不彻底。椰壳炭通过高温水蒸汽法活化碳化后的椰壳制得。椰壳活性炭具有极强吸附性能，其表现为吸附速度快、机械强度大、吸附容量大。
椰壳活性炭的最大吸附容量除了与外界条件有关外，受椰壳活性炭自身的比表面积影响很大。表面性质对吸附速度的影响与孔径大小和空隙分布有很大关系。为了利于吸附质在水中的扩散，用来处理水的椰壳炭孔径必须十分的发达。椰壳活性炭使用寿命与
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磨损程度有很大关系。
1.3.2研究的主要内容
本研究以椰壳炭材料为研究主线，考察该材料在水处理过程中的实用性，同时针对水中不同污染物用椰壳炭和市场炭分别吸附，考察比较两者最大吸附量以及与目标物的结合能力，对比其吸附效果；在不同浓度和不同时间下两者吸附效果有何变化；在有单宁酸或腐植酸存在的情况下是否对苯酚的吸附有影响。
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2. 实验材料与方法
2.1实验药品
2.1.1实验药品
表2-1实验药品
名称 椰壳炭 市场炭 单宁酸 腐植酸 苯酚 罗丹明-B NaOH
规格 实验室自制 实验室自制 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 化学纯
2.1.2溶液配制
1、单宁酸溶液的配制：用分析天平称取200mg单宁酸粉末于小烧杯，加适量水，搅拌加速溶解，转移至1000mL容量瓶中，用蒸馏水定容，备用。
2、腐植酸溶液的配制：在1000mL烧杯中加适量蒸馏水，用NaOH溶液调节pH于8-10之间。用电子天平称取200mg腐植酸固体，加入烧杯，并将烧杯置于磁力搅拌器上，加速溶解。待溶解完全之后，转移至1000mL容量瓶中，蒸馏水定容，待用。
3、苯酚溶液的配制：用电子天平称取400mg苯酚晶体于小烧杯，加适量水，搅拌溶解，转移至1000mL容量瓶中，蒸馏水定容，待用。
4、罗丹明-B溶液的配制：用电子天平称取200mg罗丹明-B绿色粉末于小烧杯，加适量水，搅拌溶解，转移至1000mL容量瓶中，蒸馏水定容，待用。
2.2实验仪器
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表2-2实验仪器
名称 循环水真空泵 恒温振荡器 电热鼓风干燥箱 电子天平 磁力搅拌器 可见分光光度计 紫外分光光度计
型号 SHZ-D(Ⅲ) THZ-82 DHG-9023A
不详 HJ-6A UV-2550 V-1200
2.3实验原理
1、椰壳活性炭自身有独特的孔隙结构：
椰壳活性炭主要成分是碳。表面是黑色的，内部有独特且发达的小孔结构，吸附能力强于一般材料，是一类微晶质碳素材料。之所以说它的孔隙发达是因为，材料中有大量肉眼无法观测到的微孔，1g活性炭材料的微孔如果将它展开平铺后，表面积可达到800－1500平方米，特殊用途的更高。换而言之，活性炭如果被比作一颗黄豆粒，那么微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小。有如人体毛细血管般高度发达的孔隙结构，决定了椰壳活性炭材料有良好的吸附能力。
2、分子之间的相互作用力：
分子是无时无刻在做不规则运动的，且分子之间具有相互作用力，使它们彼此之间相互吸引，当一个有机物分子被捕捉到活性炭的微孔中时，其他的有机物分子由于受到吸引力的作用都会被接二连三的吸收到微孔内，越来越多的分子不断的被吸入，知道达到吸附平衡为止。
2.4实验步骤
2.4.1标准曲线测定实验
腐植酸：配制1mg/L、5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、30mg/L不同浓度的溶液，用紫外分光光度计测其吸光度。
单宁酸：配制2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L不同浓度的溶液，用紫外
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分光光度计测其吸光度。
苯酚：配制5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、30mg/L不同浓度的溶液，用紫外分光光度计测其吸光度。
罗丹明—B：配制2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L不同浓度的溶液，用可见分光光度计测其吸光度。
2.4.2等温吸附实验
将200mg/L的腐植酸、单宁酸和400mg/L的苯酚分别稀释至10mg/L、20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L、100mg/L、120mg/L。再将这七种不同浓度的溶液分别取10mL于小锥形瓶中，分别加入10mg的炭材料。放入恒温振荡器中震荡30min，温度设为25摄氏度。震荡后取出抽滤，将滤液移入小塑料管中，用紫外分光光度计分别在254nm、276nm、270nm处测量其吸光度。
将200mg/L的罗丹明—B稀释成20mg/L、25mg/L、30mg/L、35mg/L、40mg/L、45mg/L、50mg/L。再将这七种不同浓度的溶液分别取10mL于小锥形瓶中，分别加入10mg的炭材料。放入恒温振荡器中震荡30min，温度设为25摄氏度。震荡后取出抽滤，将滤液移入小塑料管中，用紫外可见分光光度计别在553nm处测其吸光度。
2.4.3动力学吸附实验
根据剩余浓度的多少选出最佳吸附浓度，腐植酸、单宁酸、苯酚、罗丹明—B的最佳吸附浓度分别为60mg/L、60mg/L、80mg/L、40mg/L，将最佳吸附浓度各取是10mL于8个小锥形瓶中，分别加入10mg的炭材料，放入恒温振荡器中震荡5min、10min、15min、20min、25min、30min、45min、60min，震荡后取出抽滤，将滤液移入小塑料管中，测量吸光度。
2.4.4竞争吸附实验
1、考察5mg/L、10mg/L、15mg/L的单宁酸对苯酚的影响
配制10mg/L、20mg/L、30mg/L的单宁酸溶液和20mg/L、40mg/L、80mg/L、120mg/L、160mg/L、200mg/L、240mg/L的苯酚溶液。取20mg/L、40mg/L、80mg/L、120mg/L、
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